Lubrification et entretien des bagues en bronze

Pourquoi les bagues en bronze doivent être lubrifiées

Une bague en bronze travaille par glissement. Sous charge, l’arbre et l’alésage en bronze sont séparés par un film de lubrifiant ; là où le film s’amincit, la surface en bronze à l’étain tolère le contact sans se souder à l’acier, et le plomb des nuances au plomb s’étale en un film provisoire. C’est cette tolérance qui fait du bronze le matériau de palier classique, mais c’est une marge qui se compte en minutes, pas un régime de fonctionnement. Sans lubrifiant, le coefficient de frottement passe d’environ 0,05 à 0,3 ou plus, la chaleur s’accumule au contact, le bronze se ramollit et se transfère sur l’arbre, et l’articulation grippe ou s’ovalise.

Le lubrifiant remplit aussi deux fonctions qui n’ont rien à voir avec le frottement : il évacue la chaleur du contact et il chasse les particules abrasives qu’une articulation de machine accumule toujours. Une bague dont les extrémités suintent une graisse propre fait exactement ce qu’on attend d’elle.

Graisse ou huile ?

La graisse pour les mouvements lents, lourds et intermittents, où le lubrifiant doit rester en place entre deux interventions : axes de pelles, de chargeuses, de grues, d’outils agricoles, de presses et de portails. L’huile pour la rotation continue, les vitesses plus élevées, ou lorsqu’il faut évacuer la chaleur : bagues de réducteurs et de pompes, broches, rouleaux. Le point de bascule se situe autour de 0,5 m/s de vitesse de glissement, la limite admissible du bronze coulé graissé ; au-delà, l’huile est nécessaire pour évacuer la chaleur et la bague doit fonctionner sur un film d’huile complet.

Pour les bagues, la consistance de la graisse est NLGI 2 dans presque tous les cas ; NLGI 1 seulement pour les centrales de graissage à longues canalisations en climat froid. L’épaississant sera au lithium ou au complexe de lithium pour le service général, au sulfonate de calcium pour les articulations humides et marines. Les additifs extrême pression sont souhaitables sur les articulations lentes et fortement chargées ; les additifs solides comme le bisulfure de molybdène ou le graphite conviennent aux pivots ouverts, mais peuvent boucher les petits trous d’alimentation et colmater les rainures des bagues à jeu réduit.

À quelle fréquence regraisser ?

Une bague graissée doit être regraissée avant que l’ancienne graisse soit épuisée, oxydée ou contaminée ; l’intervalle dépend de la charge, du mouvement, de la température et de la saleté, pas du calendrier. Les constructeurs de machines publient des plans de graissage ; à défaut, le tableau donne des points de départ éprouvés, à raccourcir lorsqu’une articulation chauffe, voit de l’eau ou de la poussière, ou travaille sous charge continue.

Pompez la graisse jusqu’à ce qu’une graisse propre apparaisse aux deux extrémités de la bague, si possible articulation déchargée pour que la graisse neuve atteigne l’arc chargé. Ne mettez pas les articulations étanches en surpression : 3 à 4 coups de pompe manuelle suffisent pour la plupart des axes ; une pompe pneumatique peut chasser les joints. Essuyez le graisseur avant et après.

Rainures, trous et poches de graissage

Le lubrifiant doit atteindre le côté chargé de l’alésage. Un graisseur dans le logement alimente un trou radial dans la bague ; de là, un motif de rainures répartit la graisse sur la longueur et autour de l’alésage. La rainure doit partir du trou d’alimentation et s’arrêter avant les extrémités de la bague, faute de quoi le lubrifiant est simplement chassé dehors. Les rainures doivent rester hors de l’arc le plus chargé, car une rainure placée là interrompt le film exactement où l’on en a besoin ; alimentez du côté déchargé et laissez le motif porter la graisse dans la charge.

Pour la rotation, une ou deux rainures axiales droites ou une seule hélice suffisent. Pour les axes oscillants, qui ne balaient jamais tout l’alésage, un motif en huit ou en hélices croisées, ou des poches en losange comme sur les bagues enroulées en bronze, retiennent le lubrifiant dans le petit arc qui bouge réellement. La largeur de rainure est typiquement de 8 à 12 % du diamètre d’alésage, la profondeur d’environ la moitié de la largeur, avec des arêtes arrondies. Un alésage sans aucune rainure ne compte que sur la graisse des extrémités et sur le jeu de fonctionnement ; cela ne fonctionne que pour les bagues courtes et peu chargées.

Sur le plan, positionnez le trou d’alimentation angulairement par rapport à la direction de la charge et axialement par rapport à une face de référence. Un « trou de graissage » sans position laisse l’usineur deviner.

Montage et rodage

La plupart des défaillances de bagues imputées à la lubrification ont commencé au montage. Emmanchez la bague d’équerre avec un mandrin épaulé qui appuie sur la face d’extrémité, jamais au marteau sur le bronze ; contrôlez l’alésage après emmanchement, car une bague à paroi épaisse dans un logement léger se referme d’une partie du serrage et une bague enroulée à paroi mince se referme de la totalité. Alésez ou rodez l’alésage monté au jeu de fonctionnement lorsque le plan le prévoit. Enduisez l’alésage et l’arbre du lubrifiant de service avant l’assemblage : un démarrage à sec marque le bronze dès les premiers tours.

Rodez l’articulation à charge et vitesse réduites pendant les premières heures lorsque la machine le permet, regraissez à la fin du rodage et contrôlez la température à la main : une bague en bronze trop chaude pour être touchée après dix minutes sous charge parle de jeu ou d’alignement, pas de graisse.

Lire une bague usée

Une bague usagée est un rapport sur l’articulation. Avant de la remplacer, regardez où et comment elle s’est usée.

• Usure régulière et mate sur l’arc chargé, alésage encore rond : fin de vie normale. Remplacez, conservez le lubrifiant et le planning.
• Bronze brillant, étalé ou arraché, transfert sur l’arbre, marques de chauffe bleuies : manque de lubrifiant ou jeu insuffisant. Raccourcissez l’intervalle, vérifiez le circuit d’alimentation et l’ajustement.
• Rayures profondes dans le sens de l’axe, particules incrustées : contamination abrasive. Ajoutez ou réparez les joints, purgez plus souvent, envisagez un arbre plus dur.
• Usure concentrée à une extrémité : désalignement ou axe faussé. Corrigez l’alignement ; une bague plus longue n’y changera rien.
• Bague qui a tourné ou migré dans le logement, fretting sur le diamètre extérieur : serrage insuffisant ou logement usé. Reprenez le logement à la cote ou montez une bague à collerette ou goupillée.
• Alésage ovalisé dans la direction de la charge, surface encore saine : surcharge ou jeu excessif. Vérifiez la charge spécifique par rapport à la limite de l’alliage.

Quand cesser de graisser et changer de bague

Si une articulation est inaccessible, logée dans un ensemble étanche, exposée à une température que la graisse ne supporte pas, ou tout simplement oubliée en service, la réponse est une bague qui porte son propre lubrifiant. Le bronze à plots de graphite fonctionne à sec à faible vitesse, le graphite des plots s’étalant en film, et occupe le même encombrement qu’une bague en bronze usiné. Le bronze fritté imprégné d’huile couvre les services légers et plus rapides des moteurs et de l’électroménager. Les bagues composites PTFE fonctionnent à sec à vitesse plus élevée et charge plus faible, dans une paroi mince à dos acier. Chacune est un produit distinct avec ses propres limites, et nos ingénieurs vous diront quand l’une d’elles vaut mieux qu’un nouveau plan de graissage.